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关于地铁变电所中配电变压器及低压开关柜的接地做法不尽相同,本文主要对现存的几种做法进行分析比较,并给出推荐做法。地铁的低压系统接地方式采用TN-S,根据GB14050《系统接地的型式及安全技术要求》,系统的中性导体(N)与保护导体(PE)在电源处是连在一起的,其它部位是完全分开的,N线和PE线在在电源处统一接地,其它部分两者是分开的。TN-S系统正常运行时,N线上有三相不平衡电流,PE线上没有电流,PE线上也没有电压,外露可导电部分接到PE线上,安全可靠。在发生故障时,短路电流通过PE线流回电源中性点,由于PE线为铜排,阻抗很小,短路电流足够大,可以使开关的过流保护动作而切断故障,从而保护了设备和人身的安全。
注:GB14050-2008的第5.1.1条轨规定:“凡可被人体同时触及的外漏可导电部分,应连接到同一接地系统”。
地铁的配电系统设两台配电变压器,分列运行,设置母联开关,正常運行时,母联开关分闸。当一台配电变压器退出运行时,进线开关分闸,母联开关合闸,由另一台配电变压器带一、二级负荷。
系统的理想的接线型式如下图,图中,N线和PE线在配电变压器中性点接地。用电设备产生的三相不平衡电流要通过N线返回配电变中性点。发生单相接地短路时,短路电流流过PE线直接返回配电变压器中性点,这时的短路电流是最大的,可启动断路器跳闸。不宜通过其它导体返回中性点,因为会使回路电阻增大,短路电流减小,断路器可能不会跳闸。
除正常做法外,目前发现另外的三种接法,一种是:
这种接法是配电变压器N线通过电缆接到接地母排,低压开关柜内的PE线通过接地支线接至接地干线,接地干线再接至接地母排。这种情况下,发生单相接地短路,短路电流流过PE线-接地支线-接地干线-接地母排-接地电缆,最后返回配电变压器中性点。由于接地支线和接地干线都是扁钢,电阻较大,导致短路电流变小,断路器无法跳闸。
第二种做法是:
这种接法是配电变压器N线通过电缆接到接地母排,低压开关柜内的PE线通过接地电缆接至接地母排。这种情况下,发生单相接地短路,短路电流流过PE线-接地电缆-接地母排-接地电缆,最后返回配电变压器中性点。虽然接地电缆电阻也比较小,可以使开关跳闸,但由于短路电流流经两端电缆返回中性点,也不是我们所希望的。
第三种做法是:
由于低压开关柜是分两排布置,两段PE线没有连通。这种情况下,正常供电没有问题,但当一台配电变退出,由另一台配电变供电时:
当1#配电变退出时,由2#配电变供电。发生单相接地短路时,短路电流流过一段PE线-接地电缆-接地母排-接地电缆,最后返回2#配电变中性点。这种情况的短路电流也不是直接流回配电变中性点。
以上三种接法都不是理想的做法,理想的做法是将低压开关柜内的PE线直接与配电变中性点连接,两排开关柜的PE线连通,具体做法如下:
低压开关柜内的PE线伸入配电变压器外壳,配电变N线处引出铜排与PE线连接;两排低压开关柜内的PE线通过母线桥连通,配电变N线通过电缆接至接地母排。由于低压开关柜PE线一般在柜子底部,需对配电变提出要求,N线引出铜排到底部,再与PE线连接。
(作者单位:徐州市城市轨道交通有限责任公司)
注:GB14050-2008的第5.1.1条轨规定:“凡可被人体同时触及的外漏可导电部分,应连接到同一接地系统”。
地铁的配电系统设两台配电变压器,分列运行,设置母联开关,正常運行时,母联开关分闸。当一台配电变压器退出运行时,进线开关分闸,母联开关合闸,由另一台配电变压器带一、二级负荷。
系统的理想的接线型式如下图,图中,N线和PE线在配电变压器中性点接地。用电设备产生的三相不平衡电流要通过N线返回配电变中性点。发生单相接地短路时,短路电流流过PE线直接返回配电变压器中性点,这时的短路电流是最大的,可启动断路器跳闸。不宜通过其它导体返回中性点,因为会使回路电阻增大,短路电流减小,断路器可能不会跳闸。
除正常做法外,目前发现另外的三种接法,一种是:
这种接法是配电变压器N线通过电缆接到接地母排,低压开关柜内的PE线通过接地支线接至接地干线,接地干线再接至接地母排。这种情况下,发生单相接地短路,短路电流流过PE线-接地支线-接地干线-接地母排-接地电缆,最后返回配电变压器中性点。由于接地支线和接地干线都是扁钢,电阻较大,导致短路电流变小,断路器无法跳闸。
第二种做法是:
这种接法是配电变压器N线通过电缆接到接地母排,低压开关柜内的PE线通过接地电缆接至接地母排。这种情况下,发生单相接地短路,短路电流流过PE线-接地电缆-接地母排-接地电缆,最后返回配电变压器中性点。虽然接地电缆电阻也比较小,可以使开关跳闸,但由于短路电流流经两端电缆返回中性点,也不是我们所希望的。
第三种做法是:
由于低压开关柜是分两排布置,两段PE线没有连通。这种情况下,正常供电没有问题,但当一台配电变退出,由另一台配电变供电时:
当1#配电变退出时,由2#配电变供电。发生单相接地短路时,短路电流流过一段PE线-接地电缆-接地母排-接地电缆,最后返回2#配电变中性点。这种情况的短路电流也不是直接流回配电变中性点。
以上三种接法都不是理想的做法,理想的做法是将低压开关柜内的PE线直接与配电变中性点连接,两排开关柜的PE线连通,具体做法如下:
低压开关柜内的PE线伸入配电变压器外壳,配电变N线处引出铜排与PE线连接;两排低压开关柜内的PE线通过母线桥连通,配电变N线通过电缆接至接地母排。由于低压开关柜PE线一般在柜子底部,需对配电变提出要求,N线引出铜排到底部,再与PE线连接。
(作者单位:徐州市城市轨道交通有限责任公司)